МиПТИПО / Курсовой проект / МУ к КП Проектирование оснований и фундаментов

Таблица 22. Коэффициент α

Для обеспечения необходимой точности расчета сжимаемую толщу основания ниже подошвы фундамента разбивают на элементарные слои, толщина которых h, м, должна удовлетворять условию

h ≤ 0,4b ,

где b – ширина подошвы фундамента.

61

Дополнительные вертикальные напряжения σ zp определяют на грани-

цах элементарных слоев.

Значения напряжений σ zp откладывают вправо от оси фундамента. Все вычисления заносят в таблицу (табл. 23).

Таблица 23. Значения ординат эпюры дополнительных вертикальных напряжений

Верхней границей сжимаемой толщи основания является плоскость подошвы фундамента.

Нижнюю границу сжимаемой толщи принимают на глубине z=НС, где выполняется условие σzp = 0,2σzq (здесь σ zp - дополнительное вертикаль-

ное напряжение на глубине z=HC по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента; σ zq - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на этой же глубине).

Если найденная по указанному выше условию нижняя граница сжи-

маемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е ≤ 5 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z=HС, нижнюю границу сжимаемой толщи определяют, исходя из условия σzp = 0,1σzq .

Определение нижней границы сжимаемой толщи основания удобно выполнять графически, для чего находят точку пересечения эпюры 0,2σzq

или 0,1σ zq (в зависимости от условий ограничения сжимаемой толщи) с

эпюрой дополнительных напряжений σzр . Точка пересечения линий, ог-

раничивающих эти эпюры, и определит положение нижней границы сжимаемой толщи.

62

4.РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

4.1.Основные положения расчета

Расчет свайных фундаментов и их оснований производят по двум группам предельных состояний:

по первой группе:

по прочности материала свай и свайных ростверков; по несущей способности грунта основания свай;

по несущей способности оснований свайных фундаментов, если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки или если основания ограничены откосами или сложены крутопадающими слоями грунта и т.п.;

по второй группе:

по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок;

по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов;

по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.

Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания рассчитывают исходя из условия

сваи, называемая несущей способностью сваи;

63

γ К - коэффициент надежности, величину которого принимают в зави-

симости от метода определения несущей способности сваи. При определении несущей способности расчетом γ к принимают равным 1,4.

Проектирование свайных фундаментов выполняют в такой последовательности.

1.Производят инженерно-геологическую оценку строительной площадки и определение физико-механических свойств грунтов.

2.Определяют величины и невыгодные сочетания нагрузок, действующих на фундамент на уровне отметки поверхности земли или обреза ростверка.

3.Выбирают глубину заложения ростверков с учетом конструктивных особенностей сооружения и размера ростверка.

4.Выбирают тип, способ погружения и размеры свай, сообразуясь с грунтовыми условиями, действующими нагрузками, конструктивными особенностями проектируемого здания и сооружения.

5.Определяют несущую способность сваи.

6.Определяют расчетную нагрузку, передаваемую на сваю.

7.Определяют число центрально нагруженных свай.

8.Уточняют размеры ростверка в плане из условия размещения в ростверка полученного числа свай.

9.Уточняют нагрузку, действующую на одну сваю, с учетом размеров

ивеса ростверка, веса стеновых блоков и грунта обратной засыпки, и сравнивают ее с допустимой.

10.Рассчитывают фундамент по второй группе предельных состояний: а) определяют размеры условного свайного фундамента; б) рассчитывают давление под его подошвой и последнее сопоставляют с расчетным сопротивлением; в) рассчитывают осадку условного свайного фундамента.

64

4.2. Выбор глубины заложения и размеров ростверка

Глубину заложения подошвы низкого ростверка dp назначают в зависимости от конструктивных особенностей сооружения (наличие подвала, технического подполья), высоты ростверка и грунтовых условий строительной площадки.

При строительстве на пучинистых грунтах подошву ростверка закладывают ниже расчетной глубины сезонного промерзания грунтов df, руководствуясь в расчете требованиями, изложенными в п. 3.1 настоящих методических указаний и соответствующим требованиям СНИП [18].

Глубину заложения подошвы ростверков, согласно норм проектирования [13], назначают также с учетом следующих положений:

а) в зданиях при отсутствии подвала под внутренние стены подошву ростверка закладывают на 0,1 – 0,15 м ниже планировочных отметок;

б) в бесподвальных помещениях обрез ростверка под внутренние колонны закладывают на уровне отметки планировки;

в) при наличии подвала ростверк под наружные стены закладывают с отметкой подошвы, равной отметке пола подвала, а под внутренние стены

–с отметкой обреза, равной отметке пола подвала.

Вбесподвальных помещениях под наружные стены обрез ростверка в непучинистых грунтах закладывают на глубину 0,1 – 0,15 м ниже спланированной поверхности.

При глинистых грунтах под ростверком наружных стен следует предусматривать укладку слоя щебня, шлака или крупного песка толщиной не менее 0,2 м, а под ростверком внутренних стен – слоя щебня, шлака или тощего бетона толщиной не менее 0,1 м; при песчаных грунтах ростверк под наружные и внутренние стены укладывают по слою щебня, шлака или тощего бетона толщиной не менее 0,1 м.

65

Размеры железобетонных ростверков отдельных свайных фундаментов под колонны принимают согласно расчетов по прочности: на продавливание колонной, угловой сваей нижней плиты ростверка, по поперечной силе наклонных сечений, на изгиб, на местное сжатие (смятие) под торцами железобетонных колонн или под опорными плитами стальных колонн.

Размеры подошвы ростверка под колонны, ступеней и подколонника в плане из условия унификации рекомендуется принимать кратными 300 мм. Высоту плитной части ступеней и подколонника принимают кратной

150 мм.

Толщина дна стакана как в сборных, так и в монолитных ростверках должна быть не менее 300 мм.

4.3.Выбор типа, размеров и способа погружения свай

Вкурсовом проекте проектируют железобетонные висячие сваи сплошного квадратного сечения от 200x200 до 400x400 мм с ненапрягаемой арматурой (С) длиной 3 – 16 м (Серия 1.011.1-10 [15]), погружаемые в грунт без его выемки забивкой дизельным молотом.

Длину сваи выбирают в зависимости от грунтовых условий строительной площадки и глубины заложения подошвы ростверка. Нижний конец сваи заглубляют в прочные грунты, прорезая напластования более слабых грунтов. Заглубление нижнего конца сваи в несущий слой должно быть не менее:

−в крупнообломочные грунты, гравелистые, крупные и средней крупности пески, а также глинистые грунты с показателем текучести IL≤0,1 – не менее 0,5 м;

−в прочие природные дисперсные грунты – не менее 1 м.

Длину изготовленных свай, согласно норм проектирования [13, 20] принимают не менее 3 м с тем, чтобы заглубления свай в грунт от подошвы ростверка было не менее 2,5 м.

66

Таблица 24. Характеристики свай сплошных квадратного сечения с ненапрягаемой стержневой арматурой

67

Свободное опирание ростверка на сваи учитывается в расчетах условно как шарнирное сопряжение и выполняется путем заделки головы сваи в ростверк на глубину 5 – 10 см.

Требуемую длину сваи (без острия) определяют на условия

L = l1 + l2 + l3 ,

где l1 – величина заделки головы сваи в ростверк, м;

l2 – величина заглубления нижнего конца сваи в несущий слой, м; l3 – толщина слоев грунтов, прорезаемых сваей, м.

Окончательные размеры типовых свай принимают по табл. 24, где приведена характеристика свай сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой обычной ударостойкости согласно Серии 1.011.1-10 “ Сваи забивные железобетонные”. Вып.1. “ Сваи цельные сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой” [15].

4.4.Расчет несущей способности забивных висячих свай по грунту при действии вертикальной нагрузки

Расчет несущей способности Fd, кН, забивных висячих свай по грунту при действии вертикальной нагрузки выполняют, как правило, по прочности грунта как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле

i =1

где γC - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый gC = 1;

γcr ; γ cf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые равными 1 при погружении сваи дизельным молотом;

68

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по табл. 25;

А – площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи;

и – наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой по-

верхности сваи, кПа, принимаемое по табл. 26:

h i - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхно-

стью сваи, м.

Таблица 25. Расчетное сопротивление под нижним концом сваи

69

Примечания:

1.Над чертой даны значения R для песков, под чертой – для глинистых грунтов.

2.Для плотных песков значение R по табл. 25 следует увеличить на 60%, но не более чем до 20000 кПа.

3.Для супесей при числе пластичности IP ≤ 4 и коэффициенте пористости

е<0,8 расчетные сопротивления R и f1 следует определять как для пылеватых песков средней плотности.

4. Для промежуточных глубин погружения свай и промежуточных значений показателя текучести IL глинистых грунтов значения R определяют интерполяцией.

70